JPH10252496A

JPH10252496A - 回転運動機構およびエンジン

Info

Publication number: JPH10252496A
Application number: JP13861797A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Yanagisawa; 健柳沢
Original assignee: SOZOAN KK
Current assignee: SOZOAN KK
Priority date: 1997-01-10
Filing date: 1997-05-28
Publication date: 1998-09-22

Abstract

(57)【要約】【課題】エネルギの変換効率を向上できると共に振動
を低減でき、且つ構成を簡単にする。【解決手段】Ｘ軸方向へ平行に配設された１対のＸピ
ストンロッド１６ａ、１６ｂと、１対のＸピストンロッ
ド１６ａ、１６ｂ間にＸ軸方向に対して直角なＹ軸方向
へ延び、Ｘ軸方向へ移動可能に設けられたＹ移動ガイド
２２と、Ｙ移動ガイド２２に沿ってＹ軸方向へ移動可能
に設けられた移動体２４と、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に
直交する軸線を中心として回転可能な出力軸３６と、一
方部３８ｃが移動体２４へ軸着され、他方部３８ｄは出
力軸３６へ固定され、移動体２４が旋回運動することで
出力軸３６を回転させるレバー部３８と、Ｙ移動ガイド
２２をＸ軸方向へ移動させる駆動機構と、出力軸３６の
回転速度の変動を小さくするカウンターウェイト５０と
を具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は回転運動機構および
エンジンに関し、一層詳細には直線運動を回転運動に変
換して取り出す回転運動機構およびエンジンに関する。

【０００２】

【従来の技術】直線運動を回転運動に変換して取り出す
回転運動機構としては、例えばレシプロ式内燃機関や油
圧モータ等が知られている。いずれもシリンダ内で直線
運動するピストンの出力をクランク軸の回転運動に変換
する機構である。上記従来のレシプロ式内燃機関や油圧
モータには次のような課題がある。ピストンとクランク
軸との間は、コネクティングロッド（以下、「コンロッ
ド」という）によって連結されている。ピストンとコン
ロッドの一方部は軸着され、両者は相対的に傾動可能に
なっている。また、コンロッドとクランクとの間もピス
トンピンで軸着され、両者は相対的に傾動可能になって
いる。従って、コンロッドがピストンに対して傾斜し、
コンロッドがクランク軸に対して傾斜した状態でピスト
ンの推進力を受けてもクランク軸へは１００パーセント
当該推進力が伝達されない。その結果、クランク軸へ伝
達されるのはコンロッド方向への分力をさらにクランク
軸周方向へ分解した分力に相当する推進力でありロスが
大きい。そのため、クランク軸から取り出せる回転トル
クはピストンの推進力と比較して小さいものになってし
まい、直線推進力を回転トルクへ変換する効率が低いと
いう課題がある。

【０００３】また、従来のコンロッドを用いたクランク
機構では、ピストンの往復運動を回転運動に変換する
際、クランク軸を等速回転運動させる通常の作動時にお
いて、ピストンの運動が、上死点付近で速く、下死点付
近で遅くなる。このため、振動が発生し易い運動機構に
なっている。この原理を、図１８および図１９に基づい
て説明する。図１８は従来のコンロッドを用いたクラン
ク機構の一例を示す説明図である。ピストン１１０のス
トロークＳを４０ｍｍ、コンロッド１２０の長さを５０
ｍｍと設定してある。ピストン１１０が下死点Ｐ₁に位
置し、クランク１３０とコンロッド１２０との連結部１
２５がシリンダ１４０から最も遠ざかったクランク１３
０の角度位置を０度位置Ｌとする。その０度位置Ｌを基
準にして、９０度回転したクランク１３０の角度位置を
９０度位置Ｍとし、ピストン１１０が上死点Ｐ₂に位置
してクランク１３０が１８０度回転した角度位置を１８
０度位置Ｈとする。

【０００４】図１９は、図１８に示した従来のコンロッ
ドを用いたクランク機構において、クランク１３０の角
度位置の変化Ｘｃ（度）と、ピストン１１０のストロー
ク位置の変位Ｙｐ（ｍｍ）との関係を曲線（実線）で示
したグラフである。なお、一点鎖線で示した曲線は、正
弦波である。ピストン１１０のストローク位置の変位Ｙ
ｐ（ｍｍ）は、クランク１３０が０度位置Ｌにあるとき
ピストン１１０が下死点Ｐ₁に位置するから０ｍｍとな
り、クランク１３０が１８０度位置Ｈにあるとき、ピス
トン１１０が上死点Ｐ₂に位置するから４０ｍｍとな
る。このピストン１１０の下死点Ｐ₁から上死点Ｐ₂へ
至る間の運動では、クランク１３０が０度位置Ｌから９
０度位置Ｍへ回転する間にピストン１１０は１５．８３
ｍｍ変位し、クランク１３０が９０度位置Ｍから１８０
度位置Ｈへ回転する間にピストン１１０は残りの２４．
１７ｍｍ変位している。すなわち、ピストン１１０の運
動は、上死点Ｐ₂付近で速く、下死点Ｐ₁付近で遅くな
っている。従って、安定した回転を得ることが難しく、
ねじり振動が発生し易い。また、上死点Ｐ₂付近では点
火、燃焼がなされるが、その付近のピストンの運動が速
いため、その速さに点火、燃焼の速度を追随させること
が難しい。このため、従来のクランク機構では、熱効率
の向上に限界があり、騒音の低減に限界があった。

【０００５】そこで、本願発明者は、先に図２０および
図２１に示す回転運動機構を提案している（特開平７−
１２１９９号）。図２０および図２１の回転運動機構は
以下の構成を備える。すなわち、第１軸方向へ平行に配
設された１対の第１軸ガイド１６ａ、１６ｂと、前記第
１軸方向に対して直角な第２軸方向へ平行に配設された
１対の第２軸ガイド１８ａ、１８ｂと、前記第１軸ガイ
ド１６ａ、１６ｂと平行に配され、第１軸ガイド１６
ａ、１６ｂと平行な状態で前記第２軸方向へ移動可能な
第１軸ロッド２０と、前記第２軸ガイド１８ａ、１８ｂ
と平行に配され、第２軸ガイド１８ａ、１８ｂと平行な
状態で前記第１軸方向へ移動可能な第２軸ロッド２２
と、前記第１軸ガイド１６ａ、１６ｂと第２軸ガイド１
８ａ、１８ｂに囲繞されて成る矩形平面２８内におい
て、前記第１軸ロッド２０と第２軸ロッド２２上を前記
第１軸方向および第２軸方向へ移動可能な移動体２４
と、前記第２軸ロッド２２を前記第１軸方向へ移動させ
るための第１の駆動機構２６ａ〜ｄと、前記第１軸ロッ
ド２０を前記第２軸方向へ移動させるための第２の駆動
機構３４ａ〜ｄと、軸線を中心として回転可能な出力軸
３６ａ、３６ｂと、一方部が前記移動体２４へ軸着さ
れ、他方部は前記出力軸３６ａ、３６ｂの一方部へ固定
され、移動体２４が出力軸３６ａ、３６ｂの周囲を旋回
した際には出力軸３６ａ、３６ｂを回転させるレバー片
３８ａ、３８ｂとを具備することを特徴とする。以上の
回転運動機構によれば、レバー片３８ａ、３８ｂは、一
方部が移動体２４へ軸着され、他方部は軸線を中心とし
て回転可能な出力軸３６ａ、３６ｂの一方部へ固定され
ている。そこで、移動体２４が出力軸３６ａ、３６ｂの
周囲を旋回した際には出力軸３６ａ、３６ｂは軸線を中
心として回転可能になっている。これにより、従来のよ
うなコンロッドを要せず、直線推進力を回転トルクへ好
適に変換できるため、エネルギの変換効率を向上できる
と共に、振動を低減できる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記本
願発明者の提案した回転運動機構においては、第１軸方
向と第２軸方向への直線推進力を得るべく第１の駆動機
構および第２の駆動機構を要するなど、構成が複雑化す
るという課題があった。また、直線推進力を回転トルク
へより滑らかに変換することで、エネルギの変換効率等
の性能を向上させる具体的な機構については充分に検討
されていなかった。

【０００７】そこで、本発明の目的は、エネルギの変換
効率を向上できると共に振動を低減でき、且つ構成の簡
単な回転運動機構およびエンジンを提供することにあ
る。また、本発明の目的は、エネルギの変換効率等の性
能を向上させるため、直線推進力を回転トルクへより滑
らかに変換できる回転運動機構およびエンジンを提供す
ることにもある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は次の構成を備える。すなわち、本発明の回
転運動機構は、第１軸方向へ平行に配設された１対の軸
線ガイドと、該１対の軸線ガイド間に第１軸方向に対し
て直角な第２軸方向へ延び、第１軸方向へ移動可能に設
けられた移動ガイドと、該移動ガイドに沿って第２軸方
向へ移動可能に設けられた移動体と、第１軸方向および
第２軸方向に直交する軸線を中心として回転可能な出力
軸と、一方部が前記移動体へ軸着され、他方部は前記出
力軸へ固定され、移動体が旋回運動することで出力軸を
回転させるレバー部と、前記移動ガイドを第１軸方向へ
移動させる駆動機構と、前記出力軸の回転速度の変動を
小さくするはずみ手段とを具備する。

【０００９】また、前記駆動機構は、流体を導入する導
入部を開閉する導入バルブ、および流体を排出する排出
部を開閉する排出バルブが設けられたシリンダ装置を備
えることで、流体駆動装置または内燃機関に好適に適用
できる。

【００１０】また、前記はずみ手段は、カウンターウェ
イトおよび／またはフライホイールであることで、簡単
な構成であるが、滑らかな回転を好適に得ることができ
る。

【００１１】また、前記移動体は前記移動ガイドに第２
軸方向へ設けられた枠内で第２軸方向へ移動可能に設け
られたスライダーであることで、簡単な構成であるが、
移動体は第２軸方向へ滑らかに移動でき、直線推進力を
回転トルクへ効率良く変換できる。

【００１２】また、本発明は、第１軸方向へ平行に配設
された１対の第１軸線ガイドと、前記第１軸方向に対し
て直角な第２軸方向へ平行に配設された１対の第２軸線
ガイドと、該１対の第２軸線ガイド間に第１軸方向へ延
び、第２軸方向へ移動可能に設けられた第１移動ガイド
と、前記１対の第１軸線ガイド間に第２軸方向へ延び、
第１軸方向へ移動可能に設けられた第２移動ガイドと、
前記第１移動ガイドに第１軸方向へ設けられた枠内で第
１軸方向へスライド可能に配される共に、前記第２移動
ガイドに第２軸方向へ設けられた枠内で第２軸方向へス
ライド可能に配され、前記第１軸線ガイドと第２軸線ガ
イドに囲繞されて成る矩形平面内において移動可能な移
動体と、第１軸方向および第２軸方向に直交する軸線を
中心として回転可能な出力軸と、一方部が前記移動体へ
軸着され、他方部は前記出力軸へ固定され、移動体が旋
回運動することで出力軸を回転させるレバー部と、前記
第２移動ガイドを第１軸方向へ移動させる第１の駆動機
構と、前記第１移動ガイドを第２軸方向へ移動させる第
２の駆動機構とを具備することを特徴とする回転運動機
構にもある。

【００１３】また、本発明は、請求項１記載の回転運動
機構を具備し、前記駆動機構は、流体を導入する導入部
を開閉する導入バルブ、および流体を排出する排出部を
開閉する排出バルブが設けられたシリンダ装置を備え、
前記１対の軸線ガイドが各々棒状に形成され、前記シリ
ンダ装置のシリンダが内燃機関装置の燃焼室を構成し、
該シリンダ装置が前記１対の軸線ガイドの各両端部に配
設され、１対の軸線ガイドを介して前記移動ガイドを駆
動させることを特徴とするエンジンにもある。

【００１４】また、前記エンジンにおいて、１対の軸線
ガイドの一方部側のシリンダを第１シリンダおよび第２
シリンダ、１対の軸線ガイドの他方部側のシリンダを第
５シリンダおよび第６シリンダとし、第１シリンダ、第
５シリンダ、第２シリンダ、第６シリンダの順に点火す
ることで、バランスの取れた好適な回転運動を得ること
ができる。

【００１５】また、本発明は、請求項５記載の回転運動
機構を具備し、前記第１の駆動機構および第２の駆動機
構は、流体を導入する導入部を開閉する導入バルブ、お
よび流体を排出する排出部を開閉する排出バルブが設け
られたシリンダ装置を備え、前記１対の第１軸線ガイド
および１対の第２軸線ガイドが各々棒状に形成され、前
記シリンダ装置のシリンダが内燃機関装置の燃焼室を構
成し、該シリンダ装置が前記１対の第１軸線ガイドおよ
び１対の第２軸線ガイドの各両端部に配設され、１対の
第１軸線ガイドを介して前記第２移動ガイドを駆動させ
ると共に、１対の第２軸線ガイドを介して前記第１移動
ガイドを駆動させることを特徴とするエンジンにもあ
る。

【００１６】また、請求項２記載の回転運動機構におい
て、前記出力軸を入力軸とし、他の駆動装置による駆動
力によって、移動体を旋回させて、前記各シリンダ装置
から吐出流体を発生することで、油圧ポンプ或いはコン
プレッサ装置等として好適に利用することができる。

【００１７】また、本発明は、請求項１、２、３、４ま
たは１２記載の回転運動機構を複数、前記出力軸を同軸
に重ね合わせて構成した回転運動機構、或いは、請求項
７、８、９または１０記載のエンジンを、一つのエンジ
ンユニットとし、該エンジンユニットを複数、出力軸を
同軸に重ね合わせて構成したエンジンにもある。

【００１８】また、前記複数の回転運動機構は同方向に
積み重ねられ、各回転運動機構の前記レバー部は、前記
出力軸へ該回転運動機構の積み重ね段数に対応して角度
変位されて設けられていること、或いは、前記複数のエ
ンジンユニットは同方向に積み重ねられ、各エンジンユ
ニットの前記レバー部は、前記出力軸へ該エンジンユニ
ットの積み重ね段数に対応して角度変位されて設けられ
ていることで、駆動力を好適に合成でき、好適な運動を
得ることができる。

【００１９】また、前記２つの回転運動機構を同方向に
重ね合わせ、一方の回転運動機構の前記レバー部に対し
て他方の回転運動機構の前記レバー部を前記出力軸へ１
８０度角度変位させて設けたことで、対称性のある安定
した運動を得ることができる。

【００２０】また、前記２つのエンジンユニットを同方
向に重ね合わせ、一方のエンジンユニットの前記レバー
部に対して他方のエンジンユニットの前記レバー部を前
記出力軸へ１８０度角度変位させて設けると共に、前記
一方のエンジンユニットに対する他方のエンジンユニッ
トの点火タイミングは位相を１８０度ずらしてあること
で、好適に偶力を発生できるため、振動を消滅させ安定
した回転駆動力を発生させることができ、効率よく高出
力を得ることができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
の一例について添付図面と共に説明する。図１は本実施
例の回転運動機構（エンジン）の内部構造を示した平面
断面図である。１６ａ、１６ｂは１対のＸピストンロッ
ドであり、第１軸方向（Ｘ軸方向）へ平行に配設された
１対の軸線ガイドとして作用する。詳細は後述するが、
Ｘピストンロッド１６ａ、１６ｂはＸ軸方向へ移動可能
に設けられている。２２はＹ移動ガイドであり、１対の
Ｘピストンロッド１６ａ、１６ｂ間に第１軸方向（Ｘ軸
方向）に対して直角な第２軸方向（Ｙ軸方向）へ延び、
第１軸方向（Ｘ軸方向）へ移動可能に設けられた移動ガ
イドとして作動する。２４は移動体であり、Ｙ移動ガイ
ド２２に沿って第２軸方向（Ｙ軸方向）へ移動可能に設
けられている。

【００２２】３６は出力軸であり、Ｘ軸方向およびＹ軸
方向に直交する軸線を中心として回転可能に、本体ケー
ス１０に軸受け・支持されている。３８はレバー部であ
り、一方部３８ｃが移動体２４へ軸着され、他方部３８
ｄは出力軸３６へ固定され、移動体２４が旋回運動する
ことで出力軸３６を回転させる。なお、一方部３８ｃと
他方部３８ｄとの間隔は、移動体２４の旋回半径と同一
に設けられている。

【００２３】４１、４２、４５、４６はシリンダ装置で
あり、流体を導入する導入部を開閉する導入バルブ、お
よび流体を排出する排出部を開閉する排出バルブが設け
られている。これらのシリンダ装置４１、４２、４５、
４６が、Ｙ移動ガイド２２を前記Ｘ軸方向へ移動させる
ための第１の駆動機構を構成する。５０はカウンターウ
エイトであり、５１はフライホイールであって、どちら
も、出力軸３６の回転速度の変動を小さくするはずみ手
段として作用する。

【００２４】以上の構成の回転運動機構によれば、従来
のクランク機構のようなコンロッドを用いないため、出
力軸３６から等速回転を得るためには、Ｙ移動ガイド２
２をＸ軸方向へ正弦波（サインカーブ）運動させればよ
い。正弦波運動はバランスのとれた往復運動であり、振
動の発生を抑制できる。従って、回転運動機構の回転効
率を向上できると共に、騒音を低減でき、ひいては取付
強度を要せず、本体ケース１０等の小型軽量化が可能と
なる。また、各構成が平面的に配設されるため、全体を
薄型化でき、カバーを取れば装置全体のメンテナンスが
容易にできる。また、Ｙ移動ガイド２２は一対のＸピス
トンロッド１６ａ、１６ｂによる２辺で支持されている
ため、Ｙ移動ガイド２２を介して運動する移動体２４
も、２辺で支持される。すなわち、回転駆動力を２辺で
支持しているため、高剛性が実現される。

【００２５】以上では、４個のシリンダ装置を備える実
施例（エンジン）によって実施の形態の説明をしたが、
本発明は、これに限らず、２本のピストンロッド（１対
の軸線ガイド）に対応して２個のシリンダ装置を備え、
高圧流体の給排によって作動する流体圧利用モータ（例
えば油圧モータ）等に適用できるのは勿論である。さら
に、１対の軸線ガイドにＹ移動ガイドをスライド可能に
設け、Ｙ移動ガイド対応して１個のシリンダ装置を備え
る油圧モータ等に適用することも可能である。また、本
発明にかかる回転運動機構の出力軸を入力軸とし、他の
駆動装置による駆動力によって、移動体を旋回させて、
前記各シリンダ装置から吐出流体を発生させるように、
導入バルブおよび排出バルブを好適に作動させ、油圧ポ
ンプ或いはコンプレッサ装置等としても利用することが
できる。

【００２６】（第１実施例）次に、図１〜５に基づい
て、第１実施例について詳述する。図１は本実施例の回
転運動機構（エンジン）の内部構造を示した平面断面図
であり、図２は図１のＡ−Ａ線断面図である。また、図
３はシリンダのヘッド部を部分的に示す斜視断面図であ
る。１０は本体ケースであり、側壁部１０ａと上下のカ
バー１２ａ、１２ｂとによって構成されている。

【００２７】Ｙ移動ガイド２２は、Ｙ軸に平行に配さ
れ、各端部がＸピストンロッド１６ａ、１６ｂへそれぞ
れ固定されており、Ｘピストンロッド１６ａ、１６ｂと
一体になってＨ型の構造体を形成している。従って、Ｙ
移動ガイド２２は、Ｘピストンロッド１６ａ、１６ｂの
Ｘ軸方向への移動に伴い、Ｙ軸と平行な状態でＸ軸方向
へ移動する。また、Ｙ移動ガイド２２は、Ｙ軸方向へ延
びる枠状に形成されており、移動体２４がその枠内２２
ａでＹ軸方向へ移動可能に配設されている。すなわち、
移動体２４は、Ｙ移動ガイド２２に伴ってＸ軸方向へ移
動できる共に、枠内２２ａでＹ軸方向へスライドするス
ライダーとして作動し、Ｘ軸とＹ軸によって規定される
平面内において２次元運動できる。

【００２８】出力軸３６は、ボールベアリング（上下の
軸受部１３ａ、１３ｂ）を介し、本体ケース１０に対し
て軸線を中心として回転可能に支持されている。出力軸
３６の先端は、上下のカバー１２ａ、１２ｂから両側へ
突出しており、他の被駆動回転体（不図示）へ連結可能
になっている。レバー部３８は、移動体２４が出力軸３
６に対して旋回した際に出力軸３６を回転させる。本実
施例においてレバー部３８は、一方部３８ｃが移動体２
４の中心部に設けられた貫通孔２５に挿通されることで
軸着され、他方部３８ｄは出力軸３６と一体に形成され
ている。前記一方部３８ｃは、出力軸３６からピストン
４１ｂ、４２ｂ・・・のストロークの半分の距離を偏心
した位置に設けられている。また、出力軸３６は、上の
軸受部１３ａに軸受けされる上部３６ａと、レバー部３
８を介して連結されていると共に下の軸受部１３ｂに軸
受けされている下部３６ｂとを備えている。このように
出力軸３６は、移動体２４からの動力伝達手段となって
いるレバー部３８を挟んで２ヶ所で軸受けされているた
め、バランスよく安定的に回転できる。なお、本実施例
における出力軸３６とレバー部３８が一体に形成された
形態は、クランク軸の形態となっている。すなわち、レ
バー部３８が上下で一対設けられており、クランクアー
ムとして作用し、一方部３８ｃは軸状に形成されてお
り、クランクピンとして作用している。

【００２９】４１ａ、４２ａ、４５ａ、４６ａはシリン
ダであり、内燃機関装置の燃焼室を構成し、１対のＸピ
ストンロッド１６ａ、１６ｂの両端部にそれぞれ配設さ
れている。１対のＸピストンロッド１６ａ、１６ｂの一
方部側のシリンダを第１シリンダ４１ａおよび第２シリ
ンダ４２ａ、１対のＸピストンロッド１６ａ、１６ｂの
他方部側のシリンダを第５シリンダ４５ａおよび第６シ
リンダ４６ａとする。各Ｘピストンロッド１６ａ、１６
ｂの各端部は、ピストン４１ｂ、４２ｂ、４５ｂ、４６
ｂへそれぞれ連結されており、各ピストンは対応する各
シリンダ４１ａ、４２ａ、４５ａ、４６ａ内で往復動す
る。従って、各シリンダ内での燃料の点火・爆発によっ
て、１対のＸピストンロッド１６ａ、１６ｂはＸ軸方向
へ往復動する。このようにして、シリンダ４１ａ、４２
ａ、４５ａ、４６ａによって第１の駆動機構が構成さ
れ、１対のＸピストンロッド１６ａ、１６ｂを介してＹ
移動ガイド２２を駆動させることができる。なお、Ｘピ
ストンロッド１６ａ、１６ｂは、棒状に形成されてお
り、一般的には断面が円形に形成されるが、その形状は
限定されるものではない。また、本実施例では、各ピス
トンと各ピストンロッドとは、ピストンロッドが回動可
能にピストンピンで連結されている。しかしながら、本
発明によれば、従来のコンロッドを用いたクランク機構
とは異なり、ピストンロッドは必ずしも回動することを
要しないため、各ピストンと各ピストンロッドとは単純
に連結されていてもよい。例えば、ピストンとピストン
ロッドとが一体的に形成されたものを用いてもよい。

【００３０】カウンターウエイト５０は、本体ケース１
０内で出力軸３６にレバー部３８と直交する両方向へ張
り出した状態に形成されている。また、フライホイール
５１は、本体ケース１０外で出力軸３６に固定されてい
る。このカウンターウエイト５０およびフライホイール
５１は、出力軸３６の回転エネルギをたくわえ、移動体
２４をＹ軸方向へ移動させる分力を好適に発生させ、出
力軸３６の回転速度の変動を小さくするように作用す
る。

【００３１】５２はバルブ駆動機構であり、出力軸３６
に装着された主動スプロケット５３と、本体ケース１０
に軸受け・支持されたかさ歯車５４と、そのかさ歯車５
４と同軸に装着された従動スプロケット５４ａ（図７参
照）と前記主動スプロケット５３とに掛け回されたタイ
ミングチェーン５５と、カムシャフト７４に装着されて
かさ歯車５４と噛合するかさ歯車５６等から構成されて
いる。従って、出力軸３６が回転されるとカムシャフト
７４が回転する。このバルブ駆動機構５２によれば、各
シリンダ装置４１、４２、４５、４６の導入バルブ（給
気バルブ７０、図３参照）と、排出バルブ（排気バルブ
７２、図３参照）とを、カムシャフト７４を介し、出力
軸３６の駆動力によって作動させることができる。な
お、５８は点火プラグである。

【００３２】図３に示すように、カムシャフト７４には
給気用および排気用のカム６０が設けられ、ロッカアー
ム、バルブスプリング等を介して給気バルブ７０および
排気バルブ７２が駆動されるが、この構造は従来のレシ
プロ型エンジンと同一の構成であり、説明を省略する。
なお、動力伝達手段としては、スプロケットおよびタイ
ミングチェーンに代えて、タイミングプーリおよびタイ
ミングベルト等を用いることができるのは勿論である。
また、第１実施例では、潤滑機構について図示していな
いが、カムシャフト７４を回転させる機構と同等の機構
を用い、出力軸３６の駆動力によってオイルポンプを作
動させることができる。そのオイルポンプから排出する
潤滑油は、１対のＸピストンロッド１６ａ、１６ｂ等を
通過させてシリンダ内へ供給することが可能である。

【００３３】次に、図４の原理図に基づいて、第１実施
例の動作について説明する。４サイクルエンジンの場合
は、出力軸が２回転する際に、吸入、圧縮、爆発、排気
の４行程がなされる。このため、図４の矢印の回転方向
に出力軸３６を回転させるには、第１シリンダ４１ａ
（ＣＹＬ１）、第５シリンダ４５ａ（ＣＹＬ５）、第２
シリンダ４２ａ（ＣＹＬ２）、第６シリンダ４６ａ（Ｃ
ＹＬ６）の順に、１８０度ずつ位相をずらして点火爆発
すること（クランク回転角１８０度ごとの点火爆発）
で、バランスの取れた好適な回転運動を得ることができ
る。

【００３４】第１実施例のエンジンでは、従来のレシプ
ロエンジンのようなクランク機構のコンロッドがないた
め、出力軸３６を等速回転させるとき、各ピストン４１
ｂ、４２ｂ、４５ｂ、４６ｂは、図５に示すような正弦
波（サインカーブ）運動をする。この正弦波運動は、ピ
ストンの上死点側と下死点側の運動パターンが同一にな
る運動であり、両方向に対してバランスのとれた往復運
動になっている。以下にその原理を図４および図５に基
づいて説明する。

【００３５】図５は、図４に示した運動機構において、
レバー部３８の角度位置の変化Ｘｃ（度）と、ピストン
４５ｂのストローク位置の変位Ｙｐ（ｍｍ）との関係を
曲線（実線）で示したグラフである。ピストン４５ｂの
ストローク位置の変位Ｙｐ（ｍｍ）は、レバー部３８が
０度位置Ｌにあるときピストン４５ｂが下死点Ｐ₁に位
置するから０ｍｍとなり、レバー部３８が１８０度位置
Ｈにあるとき、ピストン４５ｂが上死点Ｐ₂に位置する
から４０ｍｍとなる。このピストン４５ｂの下死点Ｐ₁
から上死点Ｐ₂へ至る間の運動では、レバー部３８が０
度位置Ｌから９０度位置Ｍへ回転する間にピストン４５
ｂは２０ｍｍ変位し、レバー部３８が９０度位置Ｍから
１８０度位置Ｈへ回転する間にピストン４５ｂは残りの
２０ｍｍ変位している。すなわち、ピストン４５ｂの運
動は、上死点Ｐ₂側と、下死点Ｐ₁側で同一になってい
る。

【００３６】従って、安定した回転を得ることができ、
ねじり振動の発生を抑制できる。また、上死点Ｐ₂付近
では点火、燃焼がなされるが、その付近のピストンの運
動が従来のコンロッドを用いたクランク機構の場合に比
べ遅いため、好適に点火、燃焼ができる。従って、エン
ジンの熱効率を向上できると共に、騒音を低減でき、ひ
いては取付強度を要せず、本体ケース１０およびシャシ
の小型軽量化が可能となり、製造コストを低減できる。
また、各構成が平面的に配設されるため、全体を薄型化
でき、カバーを取れば装置全体のメンテナンスが容易に
できる。また、１対のＸピストンロッド１６ａ、１６ｂ
とＹ移動ガイド２２とでＨ型の構造体を構成すると共
に、回転駆動力を４個のシリンダで支持しているため、
高剛性が実現される。

【００３７】（第２実施例）次に、本発明にかかる第２
実施例について添付図面と共に詳述する。図６は本実施
例の回転運動機構（エンジン）の内部構造を示した平面
断面図であり、図７は図６のＢ−Ｂ線断面図である。１
０は本体ケースであり、側壁部１０ａと上下のカバー１
２ａ、１２ｂとによって構成されている。この本体ケー
ス１０にボールベアリングを介して出力軸３６が回転自
在に軸受け・支持されている。

【００３８】１６ａ、１６ｂは１対のＸピストンロッド
であり、第１軸方向（Ｘ軸方向）へ平行に配設された１
対の第１軸線ガイドとして作用する。また、１８ａ、１
８ｂは１対のＹピストンロッドであり、第１軸方向（Ｘ
軸方向）に対して直角な第２軸方向（Ｙ軸方向）へ平行
に配設された１対の第２軸線ガイドとして作用する。詳
しい機構は後述するが、Ｘピストンロッド１６ａ、１６
ｂはＸ軸方向へ移動可能に設けられ、Ｙピストンロッド
１８ａ、１８ｂはＹ軸方向へ移動可能に設けられてい
る。

【００３９】Ｘ移動ガイド２０は、Ｘピストンロッド１
６ａ、１６ｂと平行に配され、各端部がＹピストンロッ
ド１８ａ、１８ｂへそれぞれ固定されている。従って、
Ｘ移動ガイド２０は、Ｙピストンロッド１８ａ、１８ｂ
のＹ軸方向への移動に伴い、Ｘピストンロッド１６ａ、
１６ｂと平行な状態でＹ軸方向へ移動する第１移動ガイ
ドとして作動する。Ｙ移動ガイド２２は、Ｙピストンロ
ッド１８ａ、１８ｂと平行に配され、各端部がＸピスト
ンロッド１６ａ、１６ｂへそれぞれ固定されている。従
って、Ｙ移動ガイド２２は、Ｘピストンロッド１６ａ、
１６ｂのＸ軸方向への移動に伴い、Ｙピストンロッド１
８ａ、１８ｂと平行な状態でＸ軸方向へ移動する第２移
動ガイドとして作動する。

【００４０】２４は移動体であり、Ｘ移動ガイド２０に
Ｘ軸方向へ設けられた枠内２０ａでＸ軸方向へスライド
可能に配される共に、Ｙ移動ガイド２２にＹ軸方向へ設
けられた枠内２２ａでＹ軸方向へスライド可能に配さ
れ、１対のＸピストンロッド１６ａ、１６ｂとＹピスト
ンロッド１８ａ、１８ｂに囲繞されて成る矩形平面２８
内において移動可能に設けられている。第２実施例で
は、Ｘ移動ガイド２０がＹ移動ガイド２２の上側に位置
し、移動体２４が、Ｘ移動ガイド２０とＹ移動ガイド２
２が重なる部分（両者の枠内２０ａ、２２ａ）を貫通す
るように配されている。従って、移動体２４は、Ｘ移動
ガイド２０およびＹ移動ガイド２２のＸ軸方向およびＹ
軸方向への移動に伴う駆動力を好適に受けて、スムース
に２次元運動できる。

【００４１】４１、４２、４５、４６は内燃機関のシリ
ンダ装置であり、流体を導入する導入部を開閉する導入
バルブ、および流体を排出する排出部を開閉する排出バ
ルブが設けられている。これらのシリンダ装置４１、４
２、４５、４６は、Ｙ移動ガイド２２を前記Ｘ軸方向へ
移動させるための第１の駆動機構を構成する。４３、４
４、４７、４８は内燃機関のシリンダ装置であり、流体
を導入する導入部を開閉する導入バルブ、および流体を
排出する排出部を開閉する排出バルブが設けられてい
る。これらのシリンダ装置４３、４４、４７、４８は、
Ｘ移動ガイド２０を前記Ｙ軸方向へ移動させるための第
２の駆動機構を構成する。

【００４２】４１ａ、４２ａ、４３ａ、４４ａ、４５
ａ、４６ａ、４７ａ、４８ａはシリンダであり、内燃機
関装置の燃焼室を構成し、１対のＸピストンロッド１６
ａ、１６ｂおよび１対のＹピストンロッド１８ａ、１８
ｂの両端部に配設されている。１対のＸピストンロッド
１６ａ、１６ｂの一方部側のシリンダを第１シリンダ４
１ａおよび第２シリンダ４２ａ、１対のＹピストンロッ
ド１８ａ、１８ｂの一方部側のシリンダを第３シリンダ
４３ａおよび第４シリンダ４４ａ、１対のＸピストンロ
ッド１６ａ、１６ｂの他方部側のシリンダを第５シリン
ダ４５ａおよび第６シリンダ４６ａ、１対のＹピストン
ロッド１８ａ、１８ｂの他方部側のシリンダを第７シリ
ンダ４７ａおよび第８シリンダ４８ａとする。

【００４３】各Ｘピストンロッド１６ａ、１６ｂおよび
Ｙピストンロッド１８ａ、１８ｂの各端部は、ピストン
４１ｂ、４２ｂ、４３ｂ、４４ｂ、４５ｂ、４６ｂ、４
７ｂ、４８ｂへそれぞれ連結されており、各ピストン
は、各シリンダ４１ａ、４２ａ、４３ａ、４４ａ、４５
ａ、４６ａ、４７ａ、４８ａ内で往復動できる。従っ
て、各シリンダ内での燃料の点火・爆発によって、各Ｘ
ピストンロッド１６ａ、１６ｂはＸ軸方向へ、各Ｙピス
トンロッド１８ａ、１８ｂはＹ軸方向へ往復動する。こ
のようにして、シリンダ４１ａ、４２ａ、４５ａ、４６
ａによって第１の駆動機構が構成され、シリンダ４３
ａ、４４ａ、４７ａ、４８ａによって第２の駆動機構が
構成され、１対のＸピストンロッド１６ａ、１６ｂを介
してＹ移動ガイド２２を駆動させると共に、１対のＹピ
ストンロッド１８ａ、１８ｂを介してＸ移動ガイド２０
を駆動させることができる。

【００４４】出力軸３６およびレバー部３８は第１実施
例の構成と略同一に設けられている。また、各バルブ駆
動機構、潤滑油を循環させる機構等も第１実施例の構成
と略同一に設けられている。５１はフライホイールであ
り、本体ケース１０外の出力軸に固定されている。以上
の構成から明らかなように、第２実施例は、第１実施例
のエンジンからカウンターウエイト５０を除いた構成
に、その構成と同等の構成を９０度変位させて積み重ね
た構造となっている。

【００４５】次に、図８の原理図に基づいて、動作の実
施例について説明する。先ず、４サイクルエンジンの場
合は、出力軸が２回転する際に、吸入、圧縮、爆発、排
気の４行程がなされる。このため、図８の矢印の回転方
向に出力軸３６を回転させるには、第１シリンダ４１ａ
（ＣＹＬ１）、第３シリンダ４３ａ（ＣＹＬ３）、第５
シリンダ４５ａ（ＣＹＬ５）、第７シリンダ４７ａ（Ｃ
ＹＬ７）、第２シリンダ４２ａ（ＣＹＬ２）、第４シリ
ンダ４４ａ（ＣＹＬ４）、第６シリンダ４６ａ（ＣＹＬ
６）、第８シリンダ４８ａ（ＣＹＬ８）順に、９０度ず
つ位相をずらして点火爆発すること（クランク回転角９
０°ごとの点火爆発）で、バランスの取れた好適な回転
運動を得ることができる。

【００４６】２サイクルエンジンの場合は、ＣＹＬ１、
ＣＹＬ３、ＣＹＬ５、ＣＹＬ７の順、またはＣＹＬ２、
ＣＹＬ４、ＣＹＬ６、ＣＹＬ８の順に、９０度ずつ位相
をずらして爆発させ、８個のシリンダのうち４個のシリ
ンダのみを使用して爆発行程を行う。対になっている一
方のシリンダのみで爆発させるから、低出力（低トル
ク、アイドリング時等）の際に好適である。なお、爆発
行程の際に、爆発させないようにするには、燃焼室内に
燃料を供給しなければよい。

【００４７】また、２サイクルエンジンの場合、ＣＹＬ
１およびＣＹＬ２、ＣＹＬ３およびＣＹＬ４、ＣＹＬ５
およびＣＹＬ６、ＣＹＬ７およびＣＹＬ８の順に、９０
度ずつ位相をずらして点火爆発すること（クランク回転
角９０°ごとの点火爆発）で、対になった二つのシリン
ダ内で同時爆発させ、より高い出力（高トルク）を得る
ことができる。

【００４８】以下に、本発明の回転運動を解析する。先
ず、速度とトルクに関して、図８に示した本発明に係る
回転運動機構の原理図と、図９に示した本発明に係る回
転運動機構の回転速度等のベクトルを示す分析図に基づ
いて分析する。図９の各記号は、それぞれ「Ｖ：回転速
度、Ｖx ：Ｘ方向シリンダのピストン速度、Ｖy ：
Ｙ方向シリンダのピストン速度、 θ：クランク回転
角、Ｆ：回転力、Ｆx ：Ｘ方向シリンダのピストン
駆動力、Ｆy ：Ｙ方向シリンダのピストン駆動力、
Ｔ：回転トルク（Ｔ＝Ｆ×Ｒ）、Ｒ：クランク回転半
径」を示す。

【００４９】図９により、Ｘ方向の速度はＶx = Ｖ sin
θ、Ｙ方向の速度はＶy = Ｖ cosθとなり、その両者の
運動を合成した結果得られる回転速度は、「数１」に示
す数式で表すことができる。

【数１】これから明かなように、回転速度Ｖは一定となる。すな
わち、等速度回転になる。また、その回転力も、同様に
その分力がＦx = Ｆ sinθ、Ｆy = Ｆ cosθと表せるか
ら、「数２」の数式で表すことができる。

【数２】これから明かように、回転力Ｆは一定となる、すなわ
ち、等力回転になる。また、回転トルクＴは、Ｆ×Ｒ
（一定）であり、結局、等トルク回転となる。この関
係、すなわち、出力軸回転角（Ｘ座標）と、ピストン速
度およびピストン駆動力（Ｙ座標）との関係をグラフに
表すと、図１０のようになり、出力軸３６回転速度（移
動体２４の旋回速度）は、Ｙ移動ガイド２２の正弦波運
動の位相に対し、Ｘ移動ガイド２０の正弦波運動の位相
は９０度ずれたものとなり、発生するＹ移動ガイド２２
と、Ｘ移動ガイド２０の運動は、最も自然な運動法則に
のっとったものとなる。

【００５０】次に、ピストン速度の変化について分析す
る。ピストン速度の変化とはピストンの加減速を意味
し、ピストン速度の微分値である。これを、Ｖax、Ｖay
とすると、「数３」および「数４」に示す数式になる。

【数３】

【数４】この関係、すなわち、出力軸回転角（Ｘ座標）と、ピス
トンの加速度（Ｙ座標）との関係をグラフに表すと、図
１１のようになる。

【００５１】本発明にかかる回転運動機構（スクエア回
転メカニズムと称する）は、Ｘ軸とＹ軸の対称性メカニ
ズムである。この対称性は、回転メカニズムを理想的な
合理性へと導く。すなわち、先ず、回転速度と回転トル
クを一定にする回転を得ようとする場合、Ｘ方向ピスト
ンとＹ方向ピストンの運動が９０度位相のずれた正弦波
（サインカ−ブ）であればよく、そのＸ方向ピストンと
Ｙ方向ピストンの合成した運動が等速度回転（等力回
転、等トルク回転）を発生するのである。また、等速、
定トルクの回転を得ようとする場合、Ｘ方向ピストンの
加減速、Ｙ方向ピストンの加減速もサインカ−ブの増減
となり、ＣＹＬ１〜８の爆発ポイント（図１１に示した
Ｐ1 〜Ｐ8 ）はサインカ−ブの頂点と一致する。

【００５２】この結果、回転のバランスも最良に保た
れ、メカニズムの振動等も抑制できる。また、第２実施
例では、フライホイール５１を装着したが、本来的に
は、９０度位相のずれた２つの正弦波（サインカ−ブ）
を合成した運動であるため、フライホイール５１等のは
ずみ手段を装着しなくとも、振動のない等速回転を得る
ことができる。

【００５３】なお、出力軸３６を反対方向へ回転させる
場合は、ＣＹＬ１〜８の点火爆発の順序を逆にすればよ
い。また、慣性力等の要因から、点火時期、吸入バル
ブ、排気バルブの開閉のタイミングは適宜調整すればよ
い。例えば、点火のタイミングをとるためのセンサを用
いれば、マイクロコンピュータと連動してエンジンの動
作条件に対応して点火時期を自動的に調整できる。

【００５４】また、以上の実施例では、２本のＸピスト
ンロッド１６ａ、１６ｂおよび２本のＹピストンロッド
１８ａ、１８ｂで、移動体２４を４辺でバランス良く支
持して旋回運動させ、出力軸から動力を発生させるもの
であり、装置全体の振動や騒音の発生を抑制でき、さら
には安定した高速運転も可能になっている。また、本実
施例では、Ｘピストンロッド１６ａ、１６ｂおよびＹピ
ストンロッド１８ａ、１８ｂのＸ軸方向およびＹ軸方向
への直線移動推進力を移動体２４の旋回に変え、一つの
レバー部３８を介して出力軸３６の回転に変換する。従
って、効率ロスの発生は、本実施例のような８気筒のエ
ンジンであっても移動体２４とレバー部３８の軸着箇所
のみとなり、Ｘピストンロッド１６ａ、１６ｂおよびＹ
ピストンロッド１８ａ、１８ｂの直線推進力を出力軸３
６の回転トルクへ変換する効率を向上できる。

【００５５】第２実施例は、８気筒エンジンであるが、
本発明はこれに限らず、第２実施例を複数段積み重ねる
ことも可能である。その場合、角度を変位させて重ねて
もよく、例えば、第２実施例のエンジンを４５度ずらし
て２段に配設した場合、１６個のシリンダが配されるこ
とになり、各シリンダを４５度ずつ位相をずらして順次
点火爆発させれば、移動体をよりスムースに旋回させる
ことが可能である。すなわち、トルク変動を安定させる
ことができ、バランス良く移動体を旋回させることがで
きる。その結果、振動等を可及的に抑制可能となり、大
きな出力を好適に得ることができる。

【００５６】以上では、８個のシリンダ装置を備えるエ
ンジンの実施例によって実施の形態の説明をしたが、本
発明は、これに限らず、４本のピストンロッド（１対の
第１軸線ガイドおよび１対の第２軸線ガイド）に対応し
て４個のシリンダ装置を備え、高圧流体の給排によって
作動する流体圧利用モータ（例えば油圧モータ）等に適
用できるのは勿論である。さらに、１対の第１軸線ガイ
ドに第２移動ガイドをスライド可能に設けると共に、１
対の第２軸線ガイドに第１移動ガイドをスライド可能に
設け、第１移動ガイドおよび第２移動ガイドにそれぞれ
対応して２個のシリンダ装置を備える油圧モータ等に適
用することも可能である。

【００５７】（第３実施例）次に、本発明にかかる第３
実施例について添付図面と共に詳述する。図１２は本実
施例の回転運動機構（エンジン）の内部構造の要部を示
した平面断面図であり、図１３は図１２のＣ−Ｃ線断面
図である。本実施例は、第１実施例とは移動体の構造の
みが異なり、他の構成は同一である。従って、以下には
移動体についてのみ説明し、他の構成については説明を
省略する。８０はベアリング型移動体であり、第１実施
例の矩形の移動体２４とは異なり、ベアリングと同様の
構成を備え、その回転ころがり機能で運動の摩擦抵抗を
低減する。すなわち、ベアリング型移動体８０は、内側
リング８１と外側リング８２との間に多数のころがり部
材であるコロ８３が配されて構成されている。内側リン
グ８１内にレバー部３８の一方部３８ｃが挿通されて軸
着され、外側リング８２の外周面８２ａがＹ移動ガイド
２２の枠内面２２ｂに接触し、全体的にはＹ移動ガイド
２２に設けられた枠内２２ａで移動可能に配されてい
る。このベアリング型移動体８０によれば、コロ８３の
作用によって摩擦抵抗を低減でき、レバー部３８を介し
て発生される回転運動を滑らかにすることができる。従
って、直線推進力を回転トルクへより滑らかに変換で
き、エネルギの変換効率等の性能を向上できる。このベ
アリング型移動体８０としては、いわゆるカムフォロア
を用いることができる。（カムフォロアは、通常、カム
面に接触してそのカム面に沿って運動する際の摩擦抵抗
を低減するために利用される。）また、図面ではコロ８３を用いたものを示したが、低負
荷の装置では、ころがり部材としてボールを用いてもよ
いのは勿論である。また、第３実施例は、ベアリング型
移動体８０を、第１実施例の回転運動機構に適用したも
のであるが、第２実施例にも好適に適用できるのは勿論
である。

【００５８】次に、図１４〜１７に基づいて、請求項１
に記載の回転運動機構を複数、前記出力軸を同軸に重ね
合わせて構成した実施例（エンジン）について説明す
る。（第４実施例）図１４は第４実施例の外観を示す斜視図
であり、図１５は第４実施例の内部構造を示す透視図で
ある。第４実施例のエンジンは、第１実施例の回転運動
機構の構成を有するエンジンを、一つのエンジンユニッ
トとし、そのエンジンユニットを複数、角度変位させず
に同方向に重ね合わせ、出力軸が同軸となるように複数
（２つ）の出力軸をカップリング等で連結した構造のエ
ンジンの一例である。すなわち、第４実施例は、４個の
ピストンを１対のＸピストンロッド１６ａ、１６ｂとＹ
移動ガイド２２とから成るＨ型部材（Ｈアーム）に連結
して同一平面に配した第１実施例の構成を備えるエンジ
ンを一つのエンジンユニットとし、そのエンジンユニッ
ト（４気筒Ｈアーム型エンジン）を、出力軸３６同士を
連結して同方向に２段に重ね合わせたタンデム型の構成
になっている。一方である下段のエンジンユニット２０
１のクランクを構成するレバー部３８に対して、他方で
ある上段のエンジンユニット２０２のクランクを構成す
るレバー部３８を、出力軸３６に１８０度角度変位させ
て固定しており、上下のエンジンユニット２０１、２０
２の点火タイミングは位相を１８０度ずらして設定して
ある。以下に、具体的な点火爆発のタイミングについて
図１５に基づいて説明する。

【００５９】下段のエンジンユニット２０１の４個のシ
リンダを、図１５に示すように、ＣＹＬ１ａ、ＣＹＬ２
ａ、ＣＹＬ５ａ、ＣＹＬ６ａとし、上段のエンジンユニ
ット２０２の４個のシリンダを、ＣＹＬ１ｂ、ＣＹＬ２
ｂ、ＣＹＬ５ｂ、ＣＹＬ６ｂとする。下段のエンジンユ
ニット２０１の４個のシリンダについて、ＣＹＬ１ａ、
ＣＹＬ５ａ、ＣＹＬ２ａ、ＣＹＬ６ａの順に点火爆発さ
せるときに、上段のエンジンユニット２０２の４個のシ
リンダについては、ＣＹＬ５ｂ、ＣＹＬ１ｂ、ＣＹＬ６
ｂ、ＣＹＬ２ｂの順に点火爆発させる。このように上下
のエンジンユニット２０１、２０２の点火タイミングの
位相を１８０度ずらすことによって、対角対称の位置に
ある２つのシリンダ毎に爆発がなされ、偶力が好適に発
生することになる。すなわち、出力軸にかかる衝撃力が
対向する形となり、互いに振動を消滅させ安定した回転
駆動力を発生させることができ、効率よく高出力を得る
ことができる。また、この第４実施例では、第２実施例
と８気筒エンジンであることは共通するが、導入バルブ
および排出バルブを構成要素とするバルブシステムを２
箇所にまとめることができるため、構成を簡略化できる
利点がある。

【００６０】第４実施例では、上下のエンジンユニット
２０１、２０２のレバー部同士３８、３８を、出力軸３
６に１８０度角度変位させて設けた場合を説明したが、
本発明はこれに限られず、レバー部同士の角度変位と点
火タイミングの位相のずれとを共に９０度にしてもよ
い。このように９０度に設定した場合は、第２実施例に
ついて説明した原理によって、９０度位相のずれた駆動
力を好適に合成することができ、バランスの取れた好適
な回転運動を得ることができる。なお、この場合、クラ
ンクを構成するレバー部が２つ存在することになる点
で、レバー部が１つでよい第２実施例とは相違する。ま
た、例えば、エンジンユニットを同方向に３段に重ね合
わせた場合は、各レバー部を出力軸に１２０度ずつずら
して設け、点火タイミングも各エンジンユニットで１２
０度ずつずらして設定すれば、３段のエンジンユニット
の駆動力を好適に合成でき、好適な回転運動を得ること
ができる。さらにエンジンユニットを複数段重ねる際に
も、以上のようにレバー部同士の角度変位と点火タイミ
ングの位相のずれとを、適宜設定することで、好適な回
転運動を得ることができる。

【００６１】（第５実施例）図１６は第５実施例の断面
図である。第５実施例は、２つの回転運動機構を１つの
本体ケース２１０内に内蔵した点で、２つのエンジンユ
ニットを出力軸で連結して２段に重ねた構成である第４
実施例と相違する。なお、前記実施例と同一の構成につ
いては、同一の符号を付して説明を省略する。このよう
に、１つの本体ケース２１０内に内蔵することで、２つ
の回転運動機構のレバー部３８、３８同士を図のように
直接連結した構造とすることが可能など、両回転運動機
構の作動空間の共用化を図ることができ、全体装置の薄
型化が可能になる。また、構成部品の共用化を図ること
ができ、全体装置の簡略化が可能になる。

【００６２】（第６実施例）次に前記エンジンユニット
を４段に重ね合わせた場合の実施例について、図１７に
基づいて説明する。図１７は第６実施例の内部構造を模
式的に説明する透視図である。第６実施例は、第４実施
例のタンデム型のエンジンを上下に、出力軸を９０度角
度変位させて重ね合わせ、点火タイミングの位相も９０
度ずらして設定したものである。なお、各構成は第４実
施例と同一であるため、図１７に第４実施例の構成と同
一の符号を付して説明を省略する。本実施例の上下の各
タンデム型のエンジンによれば、第４実施例について説
明した原理によって、好適な偶力を得ることができ、振
動を抑制した好適な回転運動を得ることができる。そし
て、その上下の各タンデム型のエンジンを、出力軸の角
度変位と点火タイミングの位相のずれとを共に９０度に
して重ね合わせたため、第２実施例について説明した原
理によって、９０度位相のずれた駆動力を好適に合成す
ることができ、バランスの取れた好適な回転運動を得る
ことができる。すなわち、第６実施例によれば、第２実
施例と第４実施例の両方の長所を備えるエンジンとする
ことができる。なお、４段のエンジンユニットの重ね合
わせ方法は、これに限らず、９０度ずつずらして積み重
ねてもよいし、また、上下の各タンデム型のエンジンを
逆さまに重ね合わせれば、対称性に優れた構成にするこ
とができる。

【００６３】本発明によれば、エンジンユニットを第４
〜６実施例のように同方向に積み重ねることに限らず、
適宜の角度に複数段を積み重ねることによっても、高排
気量エンジンを好適にブロックビルドできる。例えば、
３つのエンジンユニットを、１２０度角度変位させて積
み重ね、位相１２０度ずつずらして構成することも可能
である。なお、２つのエンジンユニットを、９０度ずら
して重ね合わせた場合は、クランクを構成するレバー部
が２つ存在することになるが、第２実施例と同様の原理
によって出力軸から好適な回転駆動力を得ることができ
る。

【００６４】以上の実施例のようにエンジンユニットを
多段に積み重ねることで、前述したようにエンジン振動
を低下できるなど、エンジン性能の高い高出力エンジン
を得ることができると共に、ブロックビルド本来の効果
である部品の共通化及び生産管理工数の低減等が実現で
き、製造コストを大幅に低減させることができる。な
お、以上の各実施例では４サイクルエンジンを中心に説
明したが、各実施例を２サイクルエンジンとしても好適
に利用できるのは勿論である。

【００６５】また、本発明にかかる回転運動機構の出力
軸を入力軸とし、他の駆動装置による駆動力によって移
動体を旋回させて、導入バルブおよび排出バルブを好適
に作動させ、前記各シリンダ装置から吐出流体を発生さ
せることで、ポンプ装置或いはコンプレッサ装置等とし
ても利用することができる。この場合は、回転運動を直
線運動へ好適に変換できるため、より安定した吐出流を
発生できる。以上、本発明の好適な実施例について種々
述べて来たが、本発明は上述の実施例に限定されるので
はなく、直線運動するシリンダ装置を備える回転運動機
構であれば、高圧流体を利用した油圧等のモータ、或い
はシリンダ装置によって流体を吸引する真空発生装置等
にも好適に適用でき、発明の精神を逸脱しない範囲でさ
らに多くの改変を施し得るのはもちろんである。

【００６６】

【発明の効果】本発明に係る回転運動機構によれば、従
来のクランク機構のようなコンロッドを用いないため、
出力軸から等速回転を得るためには、Ｙ移動ガイドをＸ
軸方向へ正弦波運動させればよい。正弦波運動はバラン
スのとれた往復運動であり、振動の発生を抑制できる。
そして、請求項１に記載の発明によれば、簡単な構成で
あると共に、はずみ手段によって、直線推進力を回転ト
ルクへ滑らかに変換できる。従って、簡単な構成であり
ながら、エネルギの変換効率を向上できると共に、騒音
を低減できるなど、性能を向上できるという著効を奏す
る。また、請求項４および５に記載の発明によれば、移
動体を移動ガイドに設けられた枠内で移動させることが
でき、機構が簡単であると共に、移動体を滑らかにスラ
イドさせることが可能である。従って、直線推進力を回
転トルクへより滑らかに変換でき、エネルギの変換効率
等の性能を向上できるという著効を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るエンジンの第１実施例の内部構造
を示す平面断面図。

【図２】第１実施例のＡ−Ａ線断面図。

【図３】第１実施例のシリンダヘッドの構造を示す斜視
断面図。

【図４】第１実施例の回転動作を示す原理図。

【図５】第１実施例のレバー部の回転角度とピストンの
運動との関係を示すグラフ。

【図６】本発明に係るエンジンの第２実施例の内部構造
を示す平面断面図。

【図７】第２実施例のＢ−Ｂ線断面図。

【図８】第２実施例の回転動作を示す原理図。

【図９】第２実施例による回転速度等のベクトルを示す
分析図。

【図１０】クランク回転角とピストン速度の関係を示す
グラフ。

【図１１】クランク回転角とピストン加速度の関係を示
すグラフ。

【図１２】本発明に係るエンジンの第３実施例の内部構
造の要部を示す平面断面図。

【図１３】第３実施例のＣ−Ｃ線断面図。

【図１４】第４実施例の外観を示す斜視図。

【図１５】第４実施例の内部構造を示す透視図。

【図１６】第５実施例の内部構造を示す断面図。

【図１７】第６実施例の内部構造を示す透視図。

【図１８】従来のクランク機構を示す説明図。

【図１９】図１４のクランクの回転角度とピストンの運
動との関係を示すグラフ。

【図２０】背景技術の平面断面図。

【図２１】背景技術の側断面図。

【符号の説明】

１０本体ケース１６ａ、１６ｂＸピストンロッド１８ａ、１８ｂＹピストンロッド２０Ｘ移動ガイド２２Ｙ移動ガイド２４移動体２８矩形平面３６出力軸３８レバー部４１ａ第１シリンダ４２ａ第２シリンダ４３ａ第３シリンダ４４ａ第４シリンダ４５ａ第５シリンダ４６ａ第６シリンダ４７ａ第７シリンダ４８ａ第８シリンダ５０カウンターウェイト５１フライホイール

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【手続補正書】

【提出日】平成９年１１月２８日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項６

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項１２

【補正方法】変更

【補正内容】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１軸方向へ平行に配設された１対の軸
線ガイドと、該１対の軸線ガイド間に第１軸方向に対して直角な第２
軸方向へ延び、第１軸方向へ移動可能に設けられた移動
ガイドと、該移動ガイドに沿って第２軸方向へ移動可能に設けられ
た移動体と、第１軸方向および第２軸方向に直交する軸線を中心とし
て回転可能な出力軸と、一方部が前記移動体へ軸着され、他方部は前記出力軸へ
固定され、移動体が旋回運動することで出力軸を回転さ
せるレバー部と、前記移動ガイドを第１軸方向へ移動させる駆動機構と、前記出力軸の回転速度の変動を小さくするはずみ手段と
を具備することを特徴とする回転運動機構。
【請求項２】前記駆動機構は、流体を導入する導入部
を開閉する導入バルブ、および流体を排出する排出部を
開閉する排出バルブが設けられたシリンダ装置を備える
ことを特徴とする請求項１記載の回転運動機構。
【請求項３】前記はずみ手段は、カウンターウェイト
および／またはフライホイールであることを特徴とする
請求項１または２記載の回転運動機構。
【請求項４】前記移動体は前記移動ガイドに第２軸方
向へ設けられた枠内で第２軸方向へ移動可能に設けられ
たスライダーであることを特徴とする請求項１、２また
は３記載の回転運動機構。
【請求項５】第１軸方向へ平行に配設された１対の第
１軸線ガイドと、前記第１軸方向に対して直角な第２軸方向へ平行に配設
された１対の第２軸線ガイドと、該１対の第２軸線ガイド間に第１軸方向へ延び、第２軸
方向へ移動可能に設けられた第１移動ガイドと、前記１対の第１軸線ガイド間に第２軸方向へ延び、第１
軸方向へ移動可能に設けられた第２移動ガイドと、前記第１移動ガイドに第１軸方向へ設けられた枠内で第
１軸方向へスライド可能に配される共に、前記第２移動
ガイドに第２軸方向へ設けられた枠内で第２軸方向へス
ライド可能に配され、前記第１軸線ガイドと第２軸線ガ
イドに囲繞されて成る矩形平面内において移動可能な移
動体と、第１軸方向および第２軸方向に直交する軸線を中心とし
て回転可能な出力軸と、一方部が前記移動体へ軸着され、他方部は前記出力軸へ
固定され、移動体が旋回運動することで出力軸を回転さ
せるレバー部と、前記第２移動ガイドを第１軸方向へ移動させる第１の駆
動機構と、前記第１移動ガイドを第２軸方向へ移動させる第２の駆
動機構とを具備することを特徴とする回転運動機構。
【請求項６】前記第１の駆動機構および第２の駆動機
構は、流体を導入する導入部を開閉する導入バルブ、お
よび流体を排出する排出部を開閉する排出バルブが設け
られたシリンダ装置を備えることを特徴とすることを特
徴とする請求項５記載の回転運動機構。
【請求項７】第１軸方向へ平行に配設された１対の軸
線ガイドと、該１対の軸線ガイド間に第１軸方向に対して直角な第２
軸方向へ延び、第１軸方向へ移動可能に設けられた移動
ガイドと、該移動ガイドに沿って第２軸方向へ移動可能に設けられ
た移動体と、第１軸方向および第２軸方向に直交する軸線を中心とし
て回転可能な出力軸と、一方部が前記移動体へ軸着され、他方部は前記出力軸へ
固定され、移動体が旋回運動することで出力軸を回転さ
せるレバー部と、前記移動ガイドを第１軸方向へ移動させる駆動機構と、前記出力軸の回転速度の変動を小さくするはずみ手段と
を具備し、前記駆動機構は、流体を導入する導入部を開閉する導入
バルブ、および流体を排出する排出部を開閉する排出バ
ルブが設けられたシリンダ装置を備え、前記１対の軸線ガイドが各々棒状に形成され、前記シリ
ンダ装置のシリンダが内燃機関装置の燃焼室を構成し、
該シリンダ装置が前記１対の軸線ガイドの各両端部に配
設され、１対の軸線ガイドを介して前記移動ガイドを駆
動させることを特徴とするエンジン。
【請求項８】前記はずみ手段は、カウンターウェイト
および／またはフライホイールであることを特徴とする
請求項７記載のエンジン
【請求項９】前記移動体は前記移動ガイドに第２軸方
向へ設けられた枠内で第２軸方向へ移動可能に設けられ
たスライダーであることを特徴とする請求項７または８
記載のエンジン。
【請求項１０】１対の軸線ガイドの一方部側のシリン
ダを第１シリンダおよび第２シリンダ、１対の軸線ガイ
ドの他方部側のシリンダを第５シリンダおよび第６シリ
ンダとし、第１シリンダ、第５シリンダ、第２シリン
ダ、第６シリンダの順に点火することを特徴とする請求
項７、８または９記載のエンジン。
【請求項１１】第１軸方向へ平行に配設された１対の
第１軸線ガイドと、前記第１軸方向に対して直角な第２軸方向へ平行に配設
された１対の第２軸線ガイドと、該１対の第２軸線ガイド間に第１軸方向へ延び、第２軸
方向へ移動可能に設けられた第１移動ガイドと、前記１対の第１軸線ガイド間に第２軸方向へ延び、第１
軸方向へ移動可能に設けられた第２移動ガイドと、前記第１移動ガイドに第１軸方向へ設けられた枠内で第
１軸方向へスライド可能に配される共に、前記第２移動
ガイドに第２軸方向へ設けられた枠内で第２軸方向へス
ライド可能に配され、前記第１軸線ガイドと第２軸線ガ
イドに囲繞されて成る矩形平面内において移動可能な移
動体と、第１軸方向および第２軸方向に直交する軸線を中心とし
て回転可能な出力軸と、一方部が前記移動体へ軸着され、他方部は前記出力軸へ
固定され、移動体が旋回運動することで出力軸を回転さ
せるレバー部と、前記第２移動ガイドを第１軸方向へ移動させる第１の駆
動機構と、前記第１移動ガイドを第２軸方向へ移動させる第２の駆
動機構とを具備し、前記第１の駆動機構および第２の駆動機構は、流体を導
入する導入部を開閉する導入バルブ、および流体を排出
する排出部を開閉する排出バルブが設けられたシリンダ
装置を備え、前記１対の第１軸線ガイドおよび１対の第２軸線ガイド
が各々棒状に形成され、前記シリンダ装置のシリンダが
内燃機関装置の燃焼室を構成し、該シリンダ装置が前記
１対の第１軸線ガイドおよび１対の第２軸線ガイドの各
両端部に配設され、１対の第１軸線ガイドを介して前記
第２移動ガイドを駆動させると共に、１対の第２軸線ガ
イドを介して前記第１移動ガイドを駆動させることを特
徴とするエンジン。
【請求項１２】前記出力軸を入力軸とし、他の駆動装
置による駆動力によって、移動体を旋回させて、前記各
シリンダ装置から吐出流体を発生することを特徴とする
請求項２記載の回転運動機構。
【請求項１３】請求項１、２、３、４または１２記載
の回転運動機構を複数、前記出力軸を同軸に重ね合わせ
て構成したことを特徴とする回転運動機構。
【請求項１４】前記複数の回転運動機構は同方向に積
み重ねられ、各回転運動機構の前記レバー部は、前記出
力軸へ該回転運動機構の積み重ね段数に対応して角度変
位されて設けられていることを特徴する請求項１３記載
の回転運動機構。
【請求項１５】前記２つの回転運動機構を同方向に重
ね合わせ、一方の回転運動機構の前記レバー部に対して
他方の回転運動機構の前記レバー部を前記出力軸へ１８
０度角度変位させて設けたことを特徴とする請求項１４
記載の回転運動機構。
【請求項１６】請求項７、８、９または１０記載のエ
ンジンを、一つのエンジンユニットとし、該エンジンユ
ニットを複数、出力軸を同軸に重ね合わせて構成したこ
とを特徴とするエンジン。
【請求項１７】前記複数のエンジンユニットは同方向
に積み重ねられ、各エンジンユニットの前記レバー部
は、前記出力軸へ該エンジンユニットの積み重ね段数に
対応して角度変位されて設けられていることを特徴する
請求項１６記載のエンジン。
【請求項１８】前記２つのエンジンユニットを同方向
に重ね合わせ、一方のエンジンユニットの前記レバー部
に対して他方のエンジンユニットの前記レバー部を前記
出力軸へ１８０度角度変位させて設けると共に、前記一
方のエンジンユニットに対する他方のエンジンユニット
の点火タイミングは位相を１８０度ずらしてあることを
特徴とする請求項１７記載のエンジン。